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人教版数学九上期末复习讲练专项10 二次函数和线段和差最值问题(2份,原卷版+解析版)
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“将军饮马”问题主要利用构造对称图形解决求两条线段和差、三角形周长、四边形周长等 一类最值问题,会与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形结合,在近年的中考和竞赛中经常出现,而且大多以压轴题的形式出现。
“两点定点一定长”
模型一:当两定点 A、B 在直线l异侧时,在直线l上找一点 P,使 PA+PB 最小。
作法:连接AB交直线l 于点 P,点P即为所求 作的点。
结论:PA+PB值最小
模型二:
作法:作点B关于直线l的对称点B’,连接AB’与直线l相交的点P即为所求
结论:AP+PB’值最小
模型三:
当两定点 A、B 在直线l同侧时,在直线l上找一点 P,使 最大。
作法:接 AB并延长交直线l于点 P,点P即为所求作的点。
结论: 的最大值为 AB。
当 l 两B定点 A、B 在直线l 异侧时,在直线l 上找一点 P,使 最 大。
作法:作点B关于直线l的对称点 B′,连接 AB′并延长交直线于点 P,点P即为所求作的点。
结论: 的最 大值为 AB′
模型四:
当 l 两定点 A、B 在直线l同侧时,在 直线l上找一点 P,使 最小。
作法:连接 AB,作AB的垂直平分 线交直线l于点 P,点 P 即为 所求作的点。
结论: 的最小值为 0
【考点1 线段最值问题】
【典例1】(盘锦)如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+4交y轴于点C,交x轴于A、B两点,A(﹣2,0),a+b=,点M是抛物线上的动点,点M在顶点和B点之间运动(不包括顶点和B点),ME∥y轴,交直线BC于点E.
(1)求抛物线的解析式;
(2)求线段ME的最大值;
【解答】解:(1)将点A的坐标代入抛物线表达式得:0=4a﹣2b+4,
则,解得:,
故抛物线的表达式为:y=﹣x2+x+4;
(2)y=﹣x2+x+4,令x=0,则y=4,令y=0,则x=4或﹣2,
故点A、B、C的坐标分别为:(﹣2,0)、(4,0)、(0,4),
设直线BC的表达式为:y=kx+b,则,解得:,
故直线BC的表达式为:y=﹣x+4,
设点M(x,﹣x2+x+4),则点E(x,﹣x+4),
则ME=(﹣x2+x+4)﹣(x﹣4)=﹣x2+2x,
∵,故ME有最大值,当x=2时,ME的最大值为2;
【变式1-1】(2021•柳南区校级模拟)如图,已知二次函数图象的顶点坐标为C(1,0),直线y=x+m与该二次函数的图象交于A、B两点,其中A点的坐标为(3,4),B点在轴y上.
(1)求m的值及这个二次函数的关系式;
(2)P为线段AB上的一个动点(点P与A、B不重合),过P作x轴的垂线与这个二次函数的图象交于点E点,设线段PE的长为h,点P的横坐标为x.
①求h与x之间的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;
②线段PE的长h是否存在最大值?若存在,求出它的最大值及此时的x值;若不存在,请说明理由?
【解答】解:(1)∵点A(3,4)在直线y=x+m上,
∴4=3+m.
∴m=1.
设所求二次函数的关系式为y=a(x﹣1)2.
∵点A(3,4)在二次函数y=a(x﹣1)2的图象上,
∴4=a(3﹣1)2,
∴a=1.
∴所求二次函数的关系式为y=(x﹣1)2.
即y=x2﹣2x+1.
(2)①设P、E两点的纵坐标分别为yP和yE.
∴PE=h=yP﹣yE
=(x+1)﹣(x2﹣2x+1)
=﹣x2+3x.
即h=﹣x2+3x(0<x<3).
②存在.∵h=﹣(x﹣)2+,
又∵a=﹣1<0,
∴x=时,h的值最大,最大值为.
【变式1-2】(2022春•丰城市校级期末)如图,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3).
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)若P是第四象限内这个二次函数的图象上任意一点,PH⊥x轴于点H,与BC交于点M,连接PC.求线段PM的最大值;
【解答】解:(1)将A,B,C代入函数解析式得,
,
解得,
∴这个二次函数的表达式y=x2﹣2x﹣3;
(2)设BC的解析式为y=kx+b,
将B,C的坐标代入函数解析式得,
,
解得,
∴BC的解析式为y=x﹣3,
设M(n,n﹣3),P(n,n2﹣2n﹣3),
PM=(n﹣3)﹣(n2﹣2n﹣3)=﹣n2+3n=﹣(n﹣)2+,
当n=时,PM最大=,
∴线段PM的最大值;
【典例2】(2020秋•椒江区校级月考)如图,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)经过点A(1,0)和点B(3,0),与y轴交于点C.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若点T为对称轴直线x=2上一点,则TC﹣TB的最大值为多少?
【解答】解:(1)设抛物线的表达式为y=a(x﹣x1)(x﹣x2)=a(x﹣1)(x﹣3)=a(x2﹣4x+3)=ax2+bx+3,
解得a=1,
故抛物线的表达式为y=x2﹣4x+3①;
(2)点B关于函数对称轴的对称点为点A,连接CA交函数对称轴于点T,则点T为所求点,
则TC﹣TB=TC﹣TA=AC为最大,
故TC﹣TB的最大值为AC==,
故答案为;
【变式2】(2020•连云港)在平面直角坐标系xOy中,把与x轴交点相同的二次函数图象称为“共根抛物线”.如图,抛物线L1:y=x2﹣x﹣2的顶点为D,交x轴于点A、B(点A在点B左侧),交y轴于点C.抛物线L2与L1是“共根抛物线”,其顶点为P.
(1)若抛物线L2经过点(2,﹣12),求L2对应的函数表达式;
(2)当BP﹣CP的值最大时,求点P的坐标;
【解答】解:(1)当y=0时,x2﹣x﹣2=0,解得x=﹣1或4,
∴A(﹣1,0),B(4,0),C(0,﹣2),
由题意设抛物线L2的解析式为y=a(x+1)(x﹣4),
把(2,﹣12)代入y=a(x+1)(x﹣4),
﹣12=﹣6a,
解得a=2,
∴抛物线的解析式为y=2(x+1)(x﹣4)=2x2﹣6x﹣8.
(2)∵抛物线L2与L1是“共根抛物线”,A(﹣1,0),B(4,0),
∴抛物线L1,L2的对称轴是直线x=,
∴点P在直线x=上,
∴BP=AP,如图1中,当A,C,P共线时,BP﹣PC的值最大,
此时点P为直线AC与直线x=的交点,
∵直线AC的解析式为y=﹣2x﹣2,
∴P(,﹣5)
【典例3】(2022•澄海区模拟)如图,抛物线y=ax2+bx+c交x轴于A、B两点,交y轴于点C,点A的坐标为(﹣1,0),点C坐标为(0,3),对称轴为x=1.点M为线段OB上的一个动点(不与两端点重合),过点M作PM⊥x轴,交抛物线于点P,交BC于点Q.
(1)求抛物线及直线BC的表达式;
(2)过点P作PN⊥BC,垂足为点N.求线段PN的最大值;
【解答】解:(1)∵抛物线对称轴为x=1,点B与A(﹣1,0)关于直线x=1对称,
∴B(3,0),
设y=a(x﹣3)(x+1),把C(0,3)代入得:﹣3a=3,
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x﹣3)(x+1)=﹣x2+2x+3,
设直线BC的解析式为y=kx+d,则,
解得:,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3,
故抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3,直线BC的解析式为y=﹣x+3;
(2)设P(t,﹣t2+2t+3),则Q(t,﹣t+3),
∴PQ=﹣t2+2t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+3t,
∵OB=OC=3,∠BOC=90°,
∴∠BCO=45°,
∵PQ⊥x轴,
∴PQ∥y轴,
∴∠PQN=∠BCO=45°,
∵PN⊥BC,
∴PN=PQ•sin∠PQN=(﹣t2+3t)•sin45°=﹣(t﹣)2+,
∵<0,
∴当t=时,PN的最大值为;
【变式3】(2022•广元)在平面直角坐标系中,直线y=﹣x﹣2与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=ax2+bx+c(a>0)经过A,B两点,并与x轴的正半轴交于点C.
(1)求a,b满足的关系式及c的值;
(2)当a=1时,若点Q是直线AB下方抛物线上的一个动点,过点Q作QD⊥AB于点D,当QD的值最大时,求此时点Q的坐标及QD的最大值.
【解答】解:(1)直线y=﹣x﹣2中,当x=0时,y=﹣2,
∴B(0,﹣2),
当y=0时,﹣x﹣2=0,
∴x=﹣2,
∴A(﹣2,0),
将A(﹣2,0),B(0,﹣2)代入抛物线y=ax2+bx+c(a>0)中,得,
,
∴2a﹣b=1,c=﹣2;
(2)当a=1时,2×1﹣b=1,
∴b=1,
∴y=x2+x﹣2,
∴A(﹣2,0),B(0,﹣2),C(1,0),
∴OA=OB,
∴△AOB是等腰直角三角形,
∴∠OAB=45°,
如图2,过点Q作QF⊥x轴于F,交AB于E,则△EQD是等腰直角三角形,
设Q(m,m2+m﹣2),则E(m,﹣m﹣2),
∴QE=(﹣m﹣2)﹣(m2+m﹣2)=﹣m2﹣2m=﹣(m+1)2+1,
∴QD=QE=﹣(m+1)2+,
当m=﹣1时,QD有最大值是,
当m=﹣1时,y=1﹣1﹣2=﹣2,
综上,点Q的坐标为(﹣1,﹣2)时,QD有最大值是.
【考点2 线段和最小】
【典例4】(2019秋•东莞市校级期末)已知,抛物线y=ax2+bx+c,过A(﹣1,0)、B(3,0)、C(0,﹣3),M为顶点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在该抛物线的对称轴上找一点P,使得PA+PC的值最小,并求出P的坐标;
【解答】解:(1)设抛物线解析式为y=a(x+1)(x﹣3),
把C(0,﹣3)代入得a×(0+1)×(0﹣3)=﹣3,解得a=1,
∴抛物线解析式为y=(x+1)(x﹣3),
即y=x2﹣2x﹣3;
(2)抛物线的对称轴为直线x=1,点A与点B关于直线x=1对称,
连接BC交直线x=1于P点,则PA=PB,
∵PA+PC=PB+PC=BC,
∴此时PA+PC的值最小,
设直线BC的解析式为y=mx+n,
把B(3,0),C(0,﹣3)代入得,解得,
∴直线BC的解析式为y=x﹣3,
当x=1时,y=x﹣3=﹣2,则满足条件的P点坐标为(1,﹣2);
【变式4-1】(2019•赤峰)如图,直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,抛物线y=﹣x2+bx+c经过点B、C,与x轴另一交点为A,顶点为D.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在x轴上找一点E,使EC+ED的值最小,求EC+ED的最小值;
【解答】解:(1)直线y=﹣x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,则点B、C的坐标分别为(3,0)、(0,3),
将点B、C的坐标代入二次函数表达式得:,解得:,
故函数的表达式为:y=﹣x2+2x+3,
令y=0,则x=﹣1或3,故点A(﹣1,0);
(2)如图1中,作点C关于x轴的对称点C′,连接CD′交x轴于点E,则此时EC+ED为最小,
函数顶点D坐标为(1,4),点C′(0,﹣3),
将C′、D的坐标代入一次函数表达式并解得:
直线C′D的表达式为:y=7x﹣3,
当y=0时,x=,
故点E(,0),
则EC+ED的最小值为DC′=;
【变式4-2】(2016•黑龙江二模)如图,抛物线y=x2+bx﹣2与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,且A(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)点M(m,0)是x轴上的一个动点,当CM+DM的值最小时,求m的值.
【解答】解:(1)∵点A(﹣1,0)在抛物线y=x2+bx﹣2上,
∴×(﹣1)2+b×(﹣1)﹣2=0,
解得:b=﹣,
∴抛物线的解析式为:y=x2﹣x﹣2.
∵y=x2﹣x﹣2=( x2﹣3x﹣4 )=,
∴顶点D的坐标为 (,﹣).
(2)设点C关于x轴的对称点为C′,直线C′D的解析式为y=kx+n,
则,
解得:.
∴y=﹣x+2.
∴当y=0时,﹣x+2=0,
解得:x=.
∴m=.
【典例5】(2022•恩施州模拟)如图1,已知抛物线.点A(﹣1,2)在抛物线的对称轴上,是抛物线与y轴的交点,D为抛物线上一动点,过点D作x轴的垂线,垂足为点C.
(1)直接写出h,k的值;
(2)如图1,若点D的坐标为(3,m),点Q为y轴上一动点,直线QK与抛物线对称轴垂直,垂足为点K.探求DK+KQ+QC的值是否存在最小值,若存在,求出这个最小值及点Q的坐标;若不存在,请说明理由;
【解答】解:(1)∵点A(﹣1,2)在抛物线的对称轴上,
∴抛物线的对称轴为直线x=﹣1,
∴h=1,
∴y=(x+1)2+k,
∵是抛物线与y轴的交点,
∴+k=,
∴k=1;
(2)存在最小值,理由如下:
由(1)可知y=(x+1)2+1,
作C点关于直线x=﹣的对称点C',连接C'D交抛物线对称轴于点K,连接CQ,
由对称性可知C'K=CQ,
∴CQ+KQ+KD=C'K+KD+KQ≥C'D+KQ,
当C'、K、D三点共线时,CQ+KQ+KD的值最小,
∵抛物线的对称轴为直线x=﹣1,
∴KQ=1,
∵D(3,5),CD⊥x轴,
∵C(3,0),
∴C'(﹣4,0),
∴C'D=,
∴CQ+KQ+KD的最小值为+1,
设直线C'D的解析式为y=kx+b,
∴,
解得,
∴y=x+,
∴K(﹣1,),
∴Q(0,);
【变式5】(2022•桂林)如图,抛物线y=﹣x2+3x+4与x轴交于A,B两点(点A位于点B的左侧),与y轴交于C点,抛物线的对称轴l与x轴交于点N,长为1的线段PQ(点P位于点Q的上方)在x轴上方的抛物线对称轴上运动.
(1)直接写出A,B,C三点的坐标;
(2)求CP+PQ+QB的最小值;
【解答】解:(1)在y=﹣x2+3x+4中,令x=0得y=4,令y=0得x=﹣1或x=4,
∴A(﹣1,0),B(4,0),C(0,4);
(2)将C(0,4)向下平移至C',使CC'=PQ,连接BC'交抛物线的对称轴l于Q,如图:
∵CC'=PQ,CC'∥PQ,
∴四边形CC'QP是平行四边形,
∴CP=C'Q,
∴CP+PQ+BQ=C'Q+PQ+BQ=BC'+PQ,
∵B,Q,C'共线,
∴此时CP+PQ+BQ最小,最小值为BC'+PQ的值,
∵C(0,4),CC'=PQ=1,
∴C'(0,3),
∵B(4,0),
∴BC'==5,
∴BC'+PQ=5+1=6,
∴CP+PQ+BQ最小值为6;
【考点3 周长最值问题】
【典例6】(2020春•五华区校级期末)如图,抛物线y=x2+bx﹣3与x轴交于A,B两点,与y轴交于C点,且A(﹣1,0).
(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;
(2)点M是对称轴上的一个动点,当△ACM的周长最小时,求点M的坐标.
【解答】解:(1)∵点A(﹣1,0)在抛物线y=x2+bx﹣3上,
∴b=﹣2,
∴抛物线解析式y=x2﹣2x﹣3,
∵抛物线y=x2﹣2x﹣3=(x﹣1)2﹣4,
∴顶点D的坐标(1,﹣4);
(2)对于y=x2﹣2x﹣3,
当x=0时,y=﹣3,
∴C(0,﹣3),
当y=0时,0=x2﹣2x﹣3,解得:x=3或﹣1,
∴B(3,0),
由抛物线的性质可知:点A和B是对称点,
∴连接BC交函数的对称轴于点M,此时AM+CM=BC为最小值,而BC的长度是常数,故此时△ACM的周长最小,
设直线BC的表达式为y=mx+n,则,解得,
故直线BC的表达式为y=x﹣3,
当x=1时,y=﹣2,故点M(1,﹣2).
【变式6-1】(2021•富拉尔基区模拟)如图,已知抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),与y轴交于点C.
(1)求抛物线解析式;
(2)若M是抛物线对称轴上的一点,则△ACM周长的最小值为 多少?
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3(a≠0)与x轴交于点A(1,0)和点B(﹣3,0),
∴,
解得,
∴抛物线解析式为y=﹣x2﹣2x+3;
(2)∵△ACM周长的值最小,
∴MC+AM的值最小,
即点M即为直线BC与抛物线对称轴的交点,
∴△ACM周长的最小值为BC+AC,
∵点B(﹣3,0),C(0,3),
∴BC==3,AC==,
∴△ACM周长的最小值为,
故答案为:;
【变式6-2】(2022•齐河县模拟)如图1,抛物线y=ax2+bx+3过A(1,0)、B(3,0)两点,交y轴于点C.
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)在抛物线的对称轴上是否存在点M,使△ACM的周长最小?若存在,求出△ACM周长的最小值;若不存在,请说明理由.
(3)如图2,连接BC,抛物线上是否存在一点P,使得∠BCP=∠ACB?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+bx+3过A(1,0)、B(3,0)两点,
∴方程ax2+bx+3=0的两根为x=1或x=3,
∴1+3=﹣,1×3=,
∴a=1,b=﹣4,
∴二次函数解析式是y=x2﹣4x+3;
(2)∵二次函数解析式是y=x2﹣4x+3,
∴抛物线的对称轴为直线x=2,C(0,3).
∵点A、B关于对称轴对称,
∴点M为BC与对称轴的交点时,MA+MC=BC的值最小.
设直线BC的解析式为y=kx+t(k≠0),
则,
解得:.
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3.
∵抛物线的对称轴为直线x=2.
∴当x=2时,y=1.
∴抛物线对称轴上存在点M(2,1)符合题意,
∵A(1,0)、B(3,0),C(0,3).
∴AC==,BC==3,
∴AC+BC=+3,
∴在抛物线的对称轴上存在点M,使△ACM的周长最小,△ACM周长的最小值为+3;
【典例7】(2022春•衡阳期中)如图,直线y=﹣x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,抛物线y=ax2+x+c经过A、B两点.
(1)求二次函数解析式;
(2)如图1,点E在线段AB上方的抛物线上运动(不与A、B重合),过点E作ED⊥AB,交AB于点D,作EF⊥AC,交AC于点F,交AB于点M,求△DEM的周长的最大值;
【解答】解:(1)∵直线y=﹣x+3与x轴交于点A,与y轴交于点B,
∴A(4,0),B(0,3).
∵抛物线y=ax2+x+c经过A、B两点,
∴,
解得.
∴二次函数的解析式为:y=﹣x2+x+3.
(2)∵A(4,0),B(0,3).
∴OA=4,OB=3,
∴AB=5.
∵ED⊥AB,
∴∠EDM=∠AOB=90°,
∵∠DEM+∠EMD=∠FMA+∠BAO=90°,∠FMA=∠EMD,
∴∠DEM=∠BAO,
∴△AOB∽△EDM,
∴AO:OB:AB=ED:DM:EM=4:3:5,
设E的横坐标为t,则E(t,﹣t2+t+3),
∴M(t,﹣t+3),
∴EM=﹣t2+t+3﹣(﹣t+3)=﹣t2+t.
∴△DEM的周长为:ED+DM+EM=EM=﹣(t﹣2)2+,
∴当t=2时,△DEM的周长的最大值为.
【变式7】(2022春•北碚区校级期中)如图,在平面直角坐标系中,抛物线C1:y=ax2+bx+2交x轴于A、B两点(点A在点B的左侧),交y轴于点C,一次函数y=﹣x﹣1交抛物线于A,D两点,其中点D(3,﹣4).
(1)求抛物线C1的解析式;
(2)点G为抛物线上一点,且在线段BC上方,过点G作GH∥y轴交BC于H,交x轴于点N,作GM⊥BC于点M,求△GHM周长的最大值;
【解答】解:(1)∵一次函数y=﹣x﹣1交抛物线于A点,且点A在x轴上,
∴A(﹣1,0);
将A(﹣1,0)和D(3,﹣4)代入抛物线C1:y=ax2+bx+2,
∴,解得,
∴抛物线C1:y=﹣x2+x+2.
(2)由(1)知抛物线C1:y=﹣x2+x+2.
令y=0,解得x=﹣1或x=2,
∴B(2,0);
令x=0,则y=2,
∴C(0,2).
∴OB=OC=2,直线BC的解析式为:y=﹣x+2;
∴△OBC是等腰直角三角形,且∠OBC=∠OCB=45°;
∵GH∥y轴,
∴∠GNB=90°,
∴∠BHN=45°,
∵GM⊥BC,
∴∠GMH=90°,
∵∠MGH=∠GHM=45°,
∴GM=MH=GH;
设点G的横坐标为t,则G(t,﹣t2+t+2),H(t,﹣t+2),
∴GH=﹣t2+2t=﹣(t﹣1)2+1.
∵﹣1<0,
∴当t=1时,GH有最大值1;
∵△GHM的周长为:GM+MH+GH=(+1)GH,
∴△GHM周长的最大值为+1.
1.(2022春•丰城市校级期末)如图,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象与x轴相交于A(﹣1,0),B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,﹣3).
(1)求这个二次函数的表达式;
(2)若P是第四象限内这个二次函数的图象上任意一点,PH⊥x轴于点H,与BC交于点M,连接PC.求线段PM的最大值;
【解答】解:(1)将A,B,C代入函数解析式得,
,
解得,
∴这个二次函数的表达式y=x2﹣2x﹣3;
(2)①设BC的解析式为y=kx+b,
将B,C的坐标代入函数解析式得,
,
解得,
∴BC的解析式为y=x﹣3,
设M(n,n﹣3),P(n,n2﹣2n﹣3),
PM=(n﹣3)﹣(n2﹣2n﹣3)=﹣n2+3n=﹣(n﹣)2+,
当n=时,PM最大=,
∴线段PM的最大值;
2.(2022•宁远县模拟)如图,抛物线y=x2+bx+c与x轴交于A,B两点,其中点A的坐标为(﹣3,0),与y轴交于点C,点D(﹣2,﹣3)在抛物线上.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴上有一动点P,求出PA+PD的最小值;
【解答】解:(1)∴二次函数y=x2+bx+c的图象经过A(﹣3,0),D(﹣2,﹣3),
∴,
解得:.
∴二次函数解析式为y=x2+2x﹣3;
(2)∵抛物线y=x2+2x﹣3的对称轴x=﹣=﹣1,D(﹣2,﹣3),C(0,﹣3),
∴C、D关于抛物线的对称轴x=﹣1对称,
连接AC与对称轴的交点就是点P,
此时PA+PD=PA+PC=AC===3.
∴PA+PD的最小值为3;
3.(2022•昭平县二模)如图1,对称轴为直线x=1的抛物线经过B(3,0)、C(0,4)两点,抛物线与x轴的另一交点为A.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点P为抛物线对称轴上的一点,使PA+PC取得最小值,求点P的坐标;
【解答】解:(1)由对称性得:A(﹣1,0),
设抛物线的解析式为:y=a(x+1)(x﹣3),
把C(0,4)代入:4=﹣3a,
a=﹣,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3),
∴抛物线的解析式为:y=﹣x2+x+4;
(2)如图,点A与点B关于对称轴直线x=1对称,连接BC,交抛物线对称轴于点P,连接PA,即点P为所求点,此时PA+PC=PB+PC=BC的值最小,
∵B(3,0)、C(0,4),
设直线BC的函数解析式为y=kx+b,
∴,解得,
∴直线BC的函数解析式为y=﹣x+4,
当x=1时,y=,
∴P点的坐标为(1,);
4.(2022春•石鼓区校级月考)已知:二次函数y=x2+bx+c的图象与x轴交于A,B两点,其中A点坐标为(﹣3,0),与y轴交于点C,点D(﹣2,﹣3)在抛物线上.
(1)求抛物线的解析式;
(2)抛物线的对称轴上有一动点P,求△PAD周长的最小值.
【解答】解:(1)将(﹣3,0),(﹣2,﹣3)代入y=x2+bx+c得,
解得,
∴抛物线解析式为y=x2+2x﹣3.
(2)∵y=x2+2x﹣3,
∴抛物线对称轴为直线x=﹣1,
连接BD,交对称轴于点P,
∵点A坐标为(﹣3,0),抛物线对称轴为直线x=﹣1,
∴点B坐标为(1,0),
∴BD==3,
又∵AD==,
∴△PAD周长的最小值为3+.
5.(2022•江阴市校级一模)如图1,在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2+bx+c与x轴分别相交于A(﹣1,0)、B(3,0)两点,与y轴相交于点C(0,3).
(1)求出这条抛物线的解析式及顶点M的坐标;
(2)PQ是抛物线对称轴上长为1的一条动线段(点P在点Q上方),求AQ+QP+PC的最小值;
【解答】解:(1)∵抛物线过点A(﹣1,0),B(3,0),C(0,3),
∴设抛物线解析式为y=a(x+1)(x﹣3),
将C(0,3)代入,得:3=a(0+1)(0﹣3),
解得:a=﹣1,
∴y=﹣(x+1)(x﹣3)=﹣x2+2x+3=﹣(x﹣1)2+4,
∴该抛物线解析式为y=﹣x2+2x+3,顶点坐标为M(1,4).
(2)如图1,将点C沿y轴向下平移1个单位得C′(0,2),连接BC′交抛物线对称轴x=1于点Q′,
过点C作CP′∥BC′,交对称轴于点P′,连接AQ′,
∵A、B关于直线x=1对称,
∴AQ′=BQ′,
∵CP′∥BC′,P′Q′∥CC′,
∴四边形CC′Q′P′是平行四边形,
∴CP′=C′Q′,Q′P′=CC′=1,
在Rt△BOC′中,BC′=,
=
=.
∴AQ′+Q′P′+P′C=BQ′+C′Q′+Q′P′=BC′+Q′P′=+1,
此时,C′、Q′、B三点共线,BQ′+C′Q′的值最小,
∴AQ+QP+PC的最小值为 +1.
6.(2022•常德)如图,已知抛物线过点O(0,0),A(5,5),且它的对称轴为x=2,点B是抛物线对称轴上的一点,且点B在第一象限.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)当△OAB的面积为15时,求B的坐标;
(3)在(2)的条件下,P是抛物线上的动点,当PA﹣PB的值最大时,求P的坐标以及PA﹣PB的最大值.
【解答】解:(1)∵抛物线过点O(0,0),A(5,5),且它的对称轴为x=2,
∴抛物线与x轴的另一个交点坐标为(4,0),
设抛物线解析式为y=ax(x﹣4),把A(5,5)代入,得5a=5,
解得:a=1,
∴y=x(x﹣4)=x2﹣4x,
故此抛物线的解析式为y=x2﹣4x;
(2)∵点B是抛物线对称轴上的一点,且点B在第一象限,
∴设B(2,m)(m>0),
设直线OA的解析式为y=kx,
则5k=5,
解得:k=1,
∴直线OA的解析式为y=x,
设直线OA与抛物线对称轴交于点H,则H(2,2),
∴BH=m﹣2,
∵S△OAB=15,
∴×(m﹣2)×5=15,
解得:t=8,
∴点B的坐标为(2,8);
(3)设直线AB的解析式为y=cx+d,把A(5,5),B(2,8)代入得:,
解得:,
∴直线AB的解析式为y=﹣x+10,
当PA﹣PB的值最大时,A、B、P在同一条直线上,
∵P是抛物线上的动点,
∴,
解得:,(舍去),
∴P(﹣2,12),
此时,PA﹣PB=AB==3.
7.(2022•玉州区一模)如图,抛物线y=﹣x2x+4交x轴于A,B两点(点B在A的右边),与y轴交于点C,连接AC,BC.点P是第一象限内抛物线上的一个动点,点P的横坐标为m,过点P作PM⊥x轴,垂足为点M,PM交BC于点Q.
(1)求A、B两点坐标;
(2)过点P作PN上BC,垂足为点N,请用含m的代数式表示线段PN的长,并求出当m为何值时PN有最大值,最大值是多少?
【解答】解:(1)当y=0,﹣x2+x+4=0,解得x1=﹣3,x2=4,
∴A(﹣3,0),B(4,0),
(2)设点P(m,﹣m2+m+4),则点 Q(m,﹣m+4),
∵OB=OC,
∴∠ABC=∠OCB=45°=∠PQN,
P~N=PQ•sin∠PQN=(﹣m2+m+4+m﹣4)=﹣(m﹣2)2+,
∵﹣<0,
∴PN有最大值,
当m=2时,PN的最大值为.
8.(2022•怀化)如图一所示,在平面直角坐标中,抛物线y=ax2+2x+c经过点A(﹣1,0)、B(3,0),与y轴交于点C,顶点为点D.在线段CB上方的抛物线上有一动点P,过点P作PE⊥BC于点E,作PF∥AB交BC于点F.
(1)求抛物线和直线BC的函数表达式.
(2)当△PEF的周长为最大值时,求点P的坐标和△PEF的周长.
【解答】解:(1)∵抛物线y=ax2+2x+c经过点A(﹣1,0)、B(3,0),
∴,
解得,
∴抛物线的解析式为y=﹣x2+2x+3,
令x=0,可得y=3,
∴C(0,3),
设直线BC的解析式为y=kx+b,则,
∴,
∴直线BC的解析式为y=﹣x+3;
(2)如图一中,连接PC,OP,PB.设P(m,﹣m2+2m+3),
∵B(3,0),C(0,3),
∴OB=OC=3,
∴∠OBC=45°,
∵PF∥AB,
∴∠PFE=∠OBC=45°,
∵PE⊥BC,
∴△PEF是等腰直角三角形,
∴PE的值最大时,△PEF的周长最大,
∵S△PBC=S△POB+S△POC﹣S△OBC
=×3×(﹣m2+2m+3)+×3×m﹣×3×3
=﹣m2+m
=﹣(m﹣)2+,
∵﹣<0,
∴m=时,△PBC的面积最大,面积的最大值为,此时PE的值最大,
∵×3×PE=,
∴PE=,
∴△PEF的周长的最大值=++=+,此时P(,);
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